应用广泛的金属材料-钢铁.ppt

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1、8.1应用广泛的金属材料——钢铁一、铁单质1、铁元素的用途1）铁是人体健康、植物生长所必需的元素之一2）一个成年人体内约含铁3-5g,其中70%以上在血红蛋白中.人体缺铁会造成缺铁性贫血.含铁较多的食物有动物的肝脏,苋菜,芹菜,番茄等.3）铁是植物制造叶绿素时不可缺少的催化剂.如果一盆花很快失去鲜艳的颜色和芳香的气味,叶子发黄枯萎,这就是土壤中缺铁的迹象,应及时补充铁肥.2、铁的原子结构1）易失电子——显还原性Fe－2e＝Fe2＋Fe－3e＝Fe3＋2）铁元素的化合价为＋2价或＋3价。3、铁的物理性质银白色，金属光泽，密度大7.86，熔1535沸2750点高

2、有延展性、导热性、导电性，能被磁体吸引4、铁（纯铁）的化学性质1）铁与Cl2、O2、S、C等非金属单质反应2）铁跟酸的反应a、与非氧化性酸反应生成亚铁盐和氢气Fe+2H+===Fe2++H2↑b、与过量的HNO3、浓H2SO4等反应生成铁盐3）铁与水的反应常温下，纯铁与水不起反应。不纯的铁在水、空气的作用下易发生电化腐蚀腐蚀。高温下，铁与水生成Fe3O4和H24）铁与盐溶液的反应a、铁能置换出金属活动顺序表中排在它后面的金属b、Fe+2Fe3+===3Fe2+思考：过量的铁与氧化性酸反应的产物3Fe+4H2O(g)→Fe3O4+4H2↑高温练习：1、思考：铁

3、与哪些物质反应可以生成Fe2+，与哪些物质反应可以生成Fe3+，与哪些物质反应可以既有Fe3+也有Fe2+？2、将铁粉撒入下列溶液中充分反应后，溶液的质量增加但无气体放出的是：A、CuCl2B、H2SO4C、Hg(NO3)2D、Fe2(SO4)33、将Fe粉放入FeCl3溶液反应后，溶液中的Fe3+和Fe2+浓度相等，求已反应的Fe3+和未反应的Fe3+的物质的量之比A2：3B3：2C1：2D1：14、将20克Fe防入一定量稀HNO3中充分反应后，放出2.24升标况下气体，Fe有剩余，求剩余Fe的质量？铁红磁性氧化铁黑色粉末红棕色粉末黑色晶体+2+3+2，+

4、3不溶不溶不溶碱性氧化物都能与酸反应。如都能被还原。如高温二、铁的氧化物：名称氧化亚铁氧化铁四氧化三铁俗称化学式色态化合价水溶性类型共性与酸与还原剂空气中的稳定性不稳定，空气中加热，生成Fe3O4稳定氧化亚铁、四氧化三铁可以与氧化性酸发生氧化还原反应还可被氢气和碳还原与非氧化性酸发生复分解反应CO高温CO2C+铁的氧化物===铁+CO2H2H2O可用做油漆的颜料FeO.Fe2O32、炼钢炼铁1）生铁与钢的比较2）铁矿石的成分和种类铁的合金生铁钢C%2%－4.3%0.03%－2%其它杂质Si、Mn、S、P（较多）Si、Mn、S、P（较少）机械性能质硬而脆、无韧

5、性坚硬、韧性大、可塑性好机械加工可铸不可锻可铸、可锻、可压延铁矿石脉石和硫磷杂质铁化合物Fe3O4(磁铁矿石)Fe2O3(赤铁矿石)2Fe2O3·3H2O(褐铁矿石)FeCO3(菱铁矿石)3）炼铁：a、设备：高炉b、原料：铁矿石，焦炭，空气石灰石ＣaCO3=CaO+CO2c、原理：3CO+Fe2O3=2Fe+3CO2高温CaO+SiO2=ＣaSiO3C+CO2=2CO高温高温C+O２=CO2点燃（供热、CO2）（制还原剂）造渣f：高炉煤气：CO、CO2、N2、大量灰尘等d、焦炭的作用e、石灰石的作用高温4）炼钢a、反应原理：高温下，用氧化剂把生铁里过多的碳和

6、其它杂质氧化成气体或炉渣而除去。b、目的：降碳、调硅锰、去硫磷。c、主要反应（1）氧化造渣（反应条件均为高温）2Fe＋O2＝2FeO；2FeO＋Si＝SiO2＋2FeFeO＋Mn＝Fe＋MnO；FeO＋C＝CO＋Fe生成的二氧化硅、氧化锰与造渣材料生石灰相互作用成为炉渣。（2）去硫、磷FeS+CaO＝FeO+CaS；P+5FeO+3CaO＝5Fe+Ca3(PO4)2（3）脱氧：用硅铁或金属铝来还原钢水中少量FeO2FeO+Si＝SiO2+2Fe；3FeO+2Al＝3Fe+Al2O3FeO+Mn＝Fe+MnO生成的二氧化硅等大部分形成炉渣而除去，部分的硅、锰等

7、留在钢里以调整钢的成分。钢水合格后，可以浇成钢的铸件或钢锭，钢锭可以再轧成各种钢材。转炉的结构图氧气顶吹转炉炼钢法（1）转炉的构造（2）原料：生铁（液态）、氧气、适量的造渣材料（如生石灰等）、脱氧剂。（3）热源：依靠熔融铁水中的杂质等被氧气氧化所放出的热量，不需要燃料。（4）使用纯氧代替空气可以克服由于空气里的氮气的影响而使钢质变脆以及痰气排出时带走热量的缺点。（5）炼钢过程中产生的大量棕色烟气的主要成分是氧化铁尘粒和高浓度的CO气体等。不能直接排放，必须净化回收，综合利用。炼铁和炼钢的比较把铁从铁矿石中还原出来降低含碳量;除硫磷等杂质;调节合金元素的含量氧

8、化-还原反应还原剂还原出铁氧化-还原反应氧化剂氧化杂